JP2005110345A

JP2005110345A - 油圧ポンプ駆動用センサレスブラシレスｄｃモータの起動制御方法及び制御装置

Info

Publication number: JP2005110345A
Application number: JP2003336842A
Authority: JP
Inventors: Naoto Inama; 直人稲摩; Koichiro Horiuchi; 幸一郎堀内; Shigemitsu Suzuki; 重光鈴木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】作動油の温度に応じた起動制御によりセンサレスブラシレスＤＣモータを最適な方法で起動する。
【解決手段】油圧作動機構１２に作動油を供給する油圧ポンプ１７を駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータ１６の起動制御方法において、作動油温度が粘度の低い第１設定温度より高い場合は、センサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御する。該起動制御によりセンサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達すると、センサレスブラシレスＤＣモータをクローズドループ制御する。作動油温度が第１設定温度より低い場合は、第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動制御方法及び制御装置に関するものである。

市街地走行時に、交差点等で車両が停止した場合、所定の停止条件下でエンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件下でエンジンを再始動させることにより、燃費を向上し、排気エミッションを向上させるエンジン自動停止始動装置が知られている。特許文献１に記載されているように、自動変速機を搭載している車両では、エンジンが停止した後も、適切な変速段を維持するために自動変速機の油圧作動機構に所定圧力の油圧を供給する必要があるので、エンジンの停止期間に電動モータにより回転駆動される補助油圧ポンプをエンジンによって駆動される主油圧ポンプと並列に接続している。小型、軽量、低価格を達成するために補助油圧ポンプを駆動する電気モータとしてセンサレスブラシレスＤＣモータを用いることが有効である。

センサレスブラシレスＤＣモータは、回転子の回転速度に応じてコイルに発生する逆起電力から回転子の回転位置を推定してコイルへの通電を切換える構成であるため、起動性が劣る難点がある。このため吐出通路に高負荷が作用している状態で起動すると、回転子の回転位置を正確に推定できる逆起電力の発生に必要な回転速度が得られず、駆動が不安定、もしくは不能となり、起動に失敗した状態で通電を継続すると、センサレスブラシレスＤＣモータに大電流が流れ続け、モータや半導体スイッチを破壊してしまう。これを解決するために、特許文献１には、自動変速機の油圧作動機構にエンジンにより駆動される主油圧ポンプの吐出通路を接続するとともに、センサレスブラシレスＤＣモータにより駆動される補助油圧ポンプの吐出通路を逆止弁を介して接続し、エンジンが停止すると、センサレスブラシレスＤＣモータの制御電圧を低電圧にして起動処理を行い、起動に成功しなければ所定時間間隔で起動処理を所定回数繰返し、起動に成功すると定電流制御を行い、成功しないとフェール処理を行うことが記載されている。
特開２００３−９５８１号公報（第３頁、図３）

作動油の温度が常温より高くて粘度が低く、且つ補助油圧ポンプの吐出通路に作用する負荷が低い場合、センサレスブラシレスＤＣモータは高い始動転流周波数の電圧を電気子の回転位相と同期させずに３相コイルに順次印加することにより正常に起動できることが確認できた。特許文献１に記載の方法は、温度が常温以上の場合でも電圧を低電圧にして起動処理を行っているので、油圧の応答速度が遅くなる不具合があった。また、温度が低く粘土が高い場合、電圧を低電圧にしたオープンループ制御で起動制御を行ない、クローズドループ制御に移行しようとすると、フェール処理に移行する場合が多い。

本発明は、かかる従来の不具合を解消するためになされたもので、作動油の温度に応じた起動制御によりセンサレスブラシレスＤＣモータを最適な方法で起動することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、油圧作動機構に作動油を供給する油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動制御方法において、作動油温度が粘度の低い第１設定温度より高い場合は、前記センサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御し、該起動制御により前記センサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達すると、前記センサレスブラシレスＤＣモータをクローズドループ制御し、前記作動油温度が前記第１設定温度より低い場合は、前記第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行うことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記作動油温度が粘度の高い第２設定温度より低い場合は、前記センサレスブラシレスＤＣモータを前記第２始動転流周波数より低い第３始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、油圧作動機構に作動油を供給する油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動制御装置において、前記作動油の温度を測定する温度センサと、該温度センサにより測定された前記作動油温度が第１設定温度より高い場合に、前記センサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御する手段と、該起動制御により前記センサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達したか否か判定する判定手段と、該判定手段により前記回転子の回転数が所定回転数に到達したと判定されると、前記センサレスブラシレスＤＣモータをクローズドループ制御する手段と、前記作動油温度が前記第１設定温度より低い場合は、前記第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行う手段を備えたことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、作動油温度が粘度の低い第１設定温度より高い場合は、油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御し、該起動制御によりセンサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達すると、クローズドループ制御を行うので、油圧ポンプから供給される油圧が高応答速度で所定レベルの油圧になるようにモータを起動することができる。作動油温度が第１設定温度より低い場合は、第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行うので、油圧ポンプを駆動するモータを確実に起動、運転することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、作動油温度が粘度の高い第２設定温度より低い場合は、センサレスブラシレスＤＣモータを第２始動転流周波数より低い第３始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御するので、作動油の粘度が高いときに油圧ポンプを駆動するモータを一層確実に起動することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、油温センサにより測定された作動油温度が粘度の低い第１設定温度より高い場合は、油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御し、該起動制御によりセンサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達すると、クローズドループ制御を行うので、油圧ポンプから供給される油圧が高応答速度で所定レベルの油圧になるようにセンサレスブラシレスＤＣモータを起動することができる。作動油温度が第１設定温度より低い場合は、第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行うので、油圧ポンプを駆動するモータを作動油温度に応じて適切かつ確実に起動、運転することができる油圧ポンプ駆動用センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御装置を提供することができる。

以下、車両の自動変速機の油圧作動機構にエンジンによって駆動される主油圧ポンプと並列に補助油圧ポンプを接続し、該補助油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動に本発明を実施した実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、自動変速機１１は複数の油圧アクチュエータに作動油を給排して各変速段を成立させる油圧作動機構１２と、油圧作動機構１２に作動油を供給する油圧供給装置１３とを備えている。油圧供給装置１３は、図略のエンジンにより駆動されてオイルパン１４内の作動油を油圧作動機構１２へ圧送する主油圧ポンプ１５と、エンジン停止期間において車両の１２Ｖバッテリから供給される電力により作動されるセンサレスブラシレスＤＣモータ１６により駆動されてオイルパン１４内の作動油を油圧作動機構１２に圧送する補助油圧ポンプ１７とを備える。

主油圧ポンプ１５はギヤポンプで構成され、図２に示すように、エンジンの作動時において第１レベルＰ１の作動油圧を油圧作動機構１２に供給する。補助油圧ポンプ１７は、トロコイドポンプ又はギヤポンプで構成され、エンジンの停止期間において第１レベルＰ１より低い第２レベルＰ２の作動油圧を油圧作動機構１２に供給する。センサレスブラシレスＤＣモータ１６を確実に起動させるために補助油圧ポンプ１７の吐出油路１８には、油圧作動機構１２側から補助油圧ポンプ１７側への油圧伝達を阻止する逆止弁１９が介装されている。

センサレスブラシレスＤＣモータ１６の３相のコイルに接続された３線にはバッテリ２０の電圧がＦＥＴ回路２１を介して印加され、ＦＥＴ回路２１はモータ駆動ＩＣ２３からの信号に基づいてモータ１６の３線の中の２線間に順次電圧を印加して電動モータ３を回転駆動する。このとき、ＦＥＴ回路２１はモータ駆動ＩＣ２３からの信号に応じて各２線間に印加する電圧をオン、オフしてデューティ制御し、モータ１６に印加される平均電圧を指令電圧に制御している。ＦＥＴ回路２１およびモータ駆動ＩＣ２３によってモータ駆動回路２４が構成されている。モータ１６の３線には回転位相検出回路２６が接続され、回転位相検出回路２６は、３相コイルの中のＦＥＴ回路２１から電圧が印加されない１相のコイルにモータ１６の回転子の回転につれて生じる逆起電力に基づいてモータ１６の回転子の回転位相を推定し、回転位相信号をモータ駆動ＩＣ２３に送出する。回転位相検出回路２６により検出されたＦＥＴ回路２１から電圧が印加されていない１相のコイルに発生した逆起電力は電子制御ユニット２７に入力されている。電子制御ユニット２７は、各種演算処理を行うＣＰＵ２８と、ＣＰＵ２８が実行する各種プログラムを予め格納したＲＯＭ２９と、ＣＰＵ２８が演算処理中に必要なデータを読み書きするＲＡＭ３０と、各種信号を入出力する入出力回路３１などから構成されている。３２はオイルパン４内に貯溜された作動油の温度を測定するする温度センサで、電子制御ユニット２７の入出力回路３１に接続されている。

次に、センサレスブラシレスＤＣモータ１６の起動制御装置についてその作動とともに説明する。図３に示すセンサレスブラシレスＤＣモータ１６の起動制御プログラム３３は、電子制御ユニット２７のＲＯＭ２９に登録され、ＣＰＵ２８によって微小時間間隔で繰返し実行される。ステップＳ１において温度センサ３２により測定された作動油の温度が取込まれ、作動油温度が第１設定温度、例えば２０℃より高いか否か判定される（ステップＳ２）。作動油温度が第１設定温度より高い場合は、センサレスブラシレスＤＣモータ１６の回転子の回転位相と同期させることなく、３相のコイルに高い第１始動転流周波数、例えば７２Hzの周波数で電圧を順次印加するオープンループ制御により起動制御が行なわれる（ステップＳ３）。３相コイルの中のＦＥＴ回路２１により電圧が印加されていない１相のコイルに発生する逆起電力が回転位相検出回路２６により検出され、この逆起電力が所定値以上であるか否かがステップＳ４で判定される。逆起電力は回転子の回転数に比例するので、ステップＳ４は回転子の回転数が所定回転数に到達したか否か判定する判定手段をなしている。回転子の回転数が所定回転数に到達すると逆起電力が所定値以上となり、回転子の回転位相を正確に推定することができるので、モータ駆動ＩＣ２３はＦＥＴ回路２１を制御して、モータ１６の３線の中の２線間に回転子の回転位相に同期して順次電圧を印加しモータ１６をクローズドループ制御によって回転させる（ステップＳ５）。この場合、作動油の温度が２０℃以上であり粘度が低く、且つ補助油圧ポンプ１７から油圧作動機構１２に供給される油圧は低い第２レベルＰ２に設定されているので、吐出通路１８に作用する負荷は低く、センサレスブラシレスＤＣモータ１６は通常は正常に起動する。これにより、補助油圧ポンプ１７は、エンジンが停止すると第２レベルＰ２の作動油圧を油圧作動機構１２に高い応答速度で供給する。ステップＳ４で逆起電力が所定値以下の場合は、オープンループ制御による起動制御が継続される（ステップＳ３）。

ステップＳ２において作動油温度が第１設定温度より低い場合は、センサレスブラシレスＤＣモータ１６は、第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転が行われる（ステップＳ６）。これにより、センサレスブラシレスＤＣモータ１６が回転して補助油圧ポンプ１７から作動油が油圧作動機構１２に供給される。補助油圧ポンプ１７により作動油が循環されて作動油温度が第１設定温度が高くなり、センサレスブラシレスＤＣモータ１６の回転数が所定回転数に到達すると、前述のようにクローズドループ制御が行なわれる。

図４に示すように、ステップＳ２で作動油温度が第１設定温度より低い場合に、ステップＳ７で作動油温度が第２設定温度、例えば−１０℃以下であるか否か判定し、作動油温度が第２設定温度より高い場合は、前述と同様にステップＳ６でセンサレスブラシレスＤＣモータ１６を第２始動転流周波数でオープンループ制御により起動制御および運転し、作動油温度が第２設定温度より低い場合は、ステップＳ８で第２始動転流周波数より低い第３始動転流周波数でオープンループ制御により起動制御および運転するようにしてもよい。これにより、作動油の粘度が高いときにも、センサレスブラシレスＤＣモータ１６を確実に起動および運転して補助油圧ポンプ１７を駆動し、作動油を油圧作動機構１２に供給することができる。

本発明の実施形態に係る油圧モータ駆動用センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御装置を示すブロック図。エンジン停止前後に、主油圧ポンプ及び補助油圧ポンプから自動変速機の油圧作動機構に供給される油圧の状態を示す図。センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御プログラムを示す図。センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御プログラムの変形例を示す図。

符号の説明

１１…自動変速機、１２…油圧作動機構、１３…油圧供給装置、１４…オイルパン、１５…主油圧ポンプ、１６…センサレスブラシレスＤＣモータ、１７…補助油圧ポンプ、１９…逆止弁、２０…バッテリ、２１…ＦＥＴ回路、２３…モータ駆動ＩＣ、２４…モータ駆動回路、２６…回転位相検出回路、２７…電子制御ユニット、２８…ＣＰＵ、２９…ＲＯＭ、３０…ＲＡＭ、３１…入出力回路、３２…温度センサ、３３…起動制御プログラム。

Claims

油圧作動機構に作動油を供給する油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動制御方法において、作動油温度が粘度の低い第１設定温度より高い場合は、前記センサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御し、該起動制御により前記センサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達すると、前記センサレスブラシレスＤＣモータをクローズドループ制御し、前記作動油温度が前記第１設定温度より低い場合は、前記第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行うことを特徴とする油圧ポンプ駆動用センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御方法。
請求項１において、前記作動油温度が粘度の高い第２設定温度より低い場合は、前記センサレスブラシレスＤＣモータを前記第２始動転流周波数より低い第３始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御することを特徴とする油圧ポンプ駆動用センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御方法。
油圧作動機構に作動油を供給する油圧ポンプを駆動するセンサレスブラシレスＤＣモータの起動制御装置において、前記作動油の温度を測定する温度センサと、該温度センサにより測定された前記作動油温度が第１設定温度より高い場合に、前記センサレスブラシレスＤＣモータを第１始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御する手段と、該起動制御により前記センサレスブラシレスＤＣモータの回転子の回転数が所定回転数に到達したか否か判定する判定手段と、該判定手段により前記回転子の回転数が所定回転数に到達したと判定されると、前記センサレスブラシレスＤＣモータをクローズドループ制御する手段と、前記作動油温度が前記第１設定温度より低い場合は、前記第１始動転流周波数と同一又はそれより低い第２始動転流周波数でのオープンループ制御により起動制御および運転を行う手段を備えたことを特徴とする油圧ポンプ駆動用センサレスブラシレスＤＣモータの起動制御装置。